[發明專利]基于IGBT驅動芯片短路保護的電流狀態判斷及死區補償方法

有效

• 申請號: 201010240392.0
• 申請日: 2010-07-29
• 公開（公告）號: CN101944838A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 王斯然;周霞;陳基鋒;呂征宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.一種基于IGBT驅動芯片短路保護的電流狀態判斷方法，包括下述步驟：

(1)在每個開關周期分別檢測上下橋臂的IGBT驅動芯片短路保護引腳的電壓峰值V_P、V_N；

(2)將V_P、V_N分別與特定的電壓基準V₁進行比較，并將比較結果通過觸發器鎖存輸出電流狀態的邏輯判斷信號S_P1、S_N1；

所述V₁為一個根據IGBT器件特性而設定的弱電流下集射極間的參考電壓，為IGBT開始向基區注入少數載流子時的集射極間電壓，在此電壓值以下所對應弱電流范圍內，IGBT還未向基區注入少數載流子；

(3)將V_P、V_N分別與特定的電壓基準V₂進行比較，并將比較結果進行鎖存獲得輸出電流狀態邏輯判斷信號S_P2、S_N2；

所述V₂為一個根據IGBT器件特性而設定的低電流下集射極間的一個參考電壓，取為在IGBT輸出特性曲線中與輸出電流紋波峰值AI_O相對應的集射極間電壓，V₂＞V₁；

(4)根據步驟(2)和(3)所述的四位輸出電流狀態判斷信號S_P1、S_P2、S_N1、S_N2判定輸出電流處于下述5種狀態中的一種：

①當V_P＞V₂、V_N＜V₁時，四位輸出電流狀態判斷信號為1100，表示輸出電流處于大電流狀態，且極性為正；

②當V₂＞V_P＞V₁、V_N＜V₁時，四位輸出電流狀態判斷信號為1000，表示輸出電流處于過零階段，且均值極性為正；

③當V_P＜V₁、V_N＜V₁時，四位輸出電流狀態判斷信號為0000，表示輸出電流處于極小電流狀態；

④當V_P＜V₁、V₂＞V_N＞V₁時，四位輸出電流狀態判斷信號為0010，表示輸出電流處于過零階段，且極性為負；

⑤當V_P＜V₁、V_N＞V₂時，四位輸出電流狀態判斷信號為0011，表示輸出電流處于大電流狀態，且極性為負。

2.一種基于權利要求1所述基于IGBT驅動芯片短路保護的電流狀態判斷方法的死區補償方法，包括下述步驟：

(1)若輸出電流處于極小電流狀態，則不對變流器的開關驅動信號進行補償；

(2)若輸出電流處于大電流狀態，且均值極性為正，則對變流器的開關驅動信號附加一個補償量+K；

(3)若輸出電流處于大電流狀態，且均值極性為負，則對變流器的開關驅動信號附加一個補償量-K；

(4)若電流處于過零階段，則根據輸出電流的極性和進入過零階段前的狀態對本次過零階段進行死區補償，包括：

①當輸出電流極性為正，且由大電流狀態進入過零階段時，對變流器的開關驅動信號附加一個從+K開始，并且逐周期遞減K/n的補償量；當檢測到輸出電流進入極小電流狀態時，本次過零階段的死區補償結束；

②當輸出電流極性為正，且由極小電流狀態進入過零階段時，對變流器的開關驅動信號附加一個以+K/n為基準，并且逐周期遞增K/n的補償量；當檢測到輸出電流進入大電流狀態時，本次過零階段的死區補償結束；

③當輸出電流極性為負，且由大電流狀態進入過零階段時，對變流器的開關驅動信號附加一個從-K開始，并且逐周期遞增K/n的補償量；當檢測到輸出電流進入極小電流狀態時，本次過零階段的死區補償結束；

④當輸出電流極性為負，且由極小電流狀態進入過零階段時，對變流器的開關驅動信號附加一個以-K/n為基準，并且逐周期遞減K/n的補償量；當檢測到輸出電流進入大電流狀態時，本次過零階段的死區補償結束；

所述K為一個根據變頻器系統特性確定的常系數，需綜合考量死區時間、器件的開通延遲時間、關斷延遲時間、導通壓降和反向續流壓降；

所述n為過零階段所持續的開關周期個數，與變頻器的IGBT開關頻率與輸出電流紋波大小相關；式中：ΔI_O為輸出電流的紋波峰值，I_O為輸出電流有效值，f_w為IGBT開關頻率，f為變流器輸出電流頻率。